WO1999001412A1

WO1999001412A1 - Continuous method for producing pentafluoroethyl iodide

Info

Publication number: WO1999001412A1
Application number: PCT/EP1998/003909
Authority: WO
Inventors: Hans-Bodo Richter; Norbert Paul; Rudolf Huber
Original assignee: Dyneon GmbH
Current assignee: Dyneon GmbH
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2000-01-04
Also published as: KR100534195B1; EP0998438A1; CN1261871A; CN1125010C; EP0998438B1; US6426439B1; DE19728560A1; KR20010014277A; DE59804908D1; JP2002507979A; CA2295220A1; AU8440098A

Abstract

The invention relates to a continuous method for producing pentafluoroethyl iodine, iodine pentafluoride and tetrafluoroethylene, characterized in that the iodine is dissolved in iodine pentafluoride and the solution obtained is continuously fed to a vertical bubble column (1), which is filled with iodine pentafluoride and which has a tetrafluoroethylene feed line on its lower end, wherein the reaction area is maintained at 85 to 95 DEG C, preferably 90 DEG C and the formed pentafluoroethyl iodide is released in the form of a gas in the head of the reactor (1), is liquefied in a downstream cooled condenser and stored in vessels.

Description

Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Pentafluorethyliodid Continuous process for the production of pentafluoroethyl iodide

Beschreibungdescription

Pentafluorethyliodid ist ein wertvolles Synthon zur Einführung der Pentafluorethylgruppe in organische Verbindungen, die beispielsweise herbizide Wirkung aufweisen. Die größte Bedeutung hat Pentafluorethyliodid jedoch als Telogen in der sogenannten Telomerisation mit Tetrafluorethylen und/oder Hexafluorpropen erlangt. Die hierbei entstehenden Perfluoralkyliodide sind wichtige Edukte für zahlreiche Synthesen, die Wirkstoffe mit stark ausgeprägten hydrophoben und oleophoben Eigenschaften liefern.Pentafluoroethyl iodide is a valuable synthon for introducing the pentafluoroethyl group into organic compounds which, for example, have herbicidal activity. However, pentafluoroethyl iodide has gained the greatest importance as a telogen in the so-called telomerization with tetrafluoroethylene and / or hexafluoropropene. The resulting perfluoroalkyl iodides are important starting materials for numerous syntheses that provide active ingredients with highly pronounced hydrophobic and oleophobic properties.

Pentafluorethyliodid wird vorwiegend gemäß folgender Gleichung (I) aus Tetrafluorethylen, Iodpentafluorid und Iod hergestellt:Pentafluoroethyl iodide is mainly produced from tetrafluoroethylene, iodine pentafluoride and iodine according to the following equation (I):

5CF₂=CF₂ + IF_S + 2I_a 5CF₃CF₂I (I)5CF ₂ = CF ₂ + IF _S + 2I _a 5CF ₃ CF ₂ I (I)

Ein entsprechender Prozeß ist beispielsweise in US-A-3 406 214 beschrieben. Hierin wurde eine Mischung aus Iodpentafluorid und 10 Gew.-% Iod bei 60 bis 80 °C mit gasförmigen Tetrafluorethylen umgesetzt . Es wurde ein Umsatz von 40 Gew.-% und eine Ausbeute von 90 Gew.-% an Pentafluorethyliodid erzielt. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, das Herstellverfahren gemäß obiger Gleichung (I) mit Katalysatoren zu beschleunigen, insbesondere mit Katalysatoren aus der Gruppe der Lewis-sauren Metall erbindungen, beispielsweise TiCl₄, ZrCl₄ oder VF₅ (siehe DE-C-20 33 755) . Nachteilig wirkt sich jedoch bei diesem und ähnlichen Verfahren die erhöhte Korrosionsrate an den üblicherweise verwendeten Edelstahl-Apparaten aus.A corresponding process is described, for example, in US-A-3 406 214. A mixture of iodine pentafluoride and 10% by weight iodine was reacted at 60 to 80 ° C. with gaseous tetrafluoroethylene. A conversion of 40% by weight and a yield of 90% by weight of pentafluoroethyl iodide was achieved. There has been no lack of attempts to accelerate the production process according to equation (I) above with catalysts, in particular with catalysts from the group of Lewis acidic metal compounds, for example TiCl ₄ , ZrCl ₄ or VF ₅ (see DE-C-20 33 755). However, the disadvantage of this and similar processes is the increased corrosion rate on the stainless steel apparatus commonly used.

Angesichts des Gefahrenpotentials, das insbesondere vom extrem reaktiven und toxischen Iodpentafluorid ausgeht, muß eine Herstellanlage für Pentafluorethyliodid nach dem Verfahren gemäß Gleichung (I) besonderen Anforderungen bezüglich Dichtheit genügen und möglichst wenig bewegte Teile aufweisen. Eine Zugabe des Iods in verflüssigter Form (durch Aufschmelzen unter Druck) erwies sich wegen der Korrosivität gegen metallische Werkstoffe als nicht empfehlenswert; selbst Nickel- Basislegierungen sind bei der Lagerung von flüssigem Iod nicht vollkommen beständig. Darüber hinaus erwies sich eine exakte Dosierung des unter Druck stehenden, flüssigen, circa 125 °C heißen Iods zu dem im Reaktor befindlichen circa 90 °C heißen Iodpentafluorid als problematisch.In view of the risk potential, which is particularly posed by the extremely reactive and toxic iodine pentafluoride, a manufacturing plant for pentafluoroethyl iodide using the process according to equation (I) must meet special requirements with regard to tightness and have as few moving parts as possible. Adding the iodine in liquefied form (by melting under pressure) was not recommended because of the corrosiveness to metallic materials; even nickel-based alloys are not completely stable when storing liquid iodine. In addition, exact metering of the pressurized, liquid, approximately 125 ° C hot iodine to the approximately 90 ° C hot iodine pentafluoride in the reactor proved to be problematic.

Es bestand somit ein großer Bedarf für ein sicheres und einfaches Verfahren zur Herstellung von Pentafluorethyliodid gemäß Gleichung (I) . Die erfinderische Aufgabe wird im wesentlichen durch ein kontinuierliches Lösen von festem Iod in Iodpentafluorid gelöst. Das Fließschema des Verfahrens geht aus der Figur hervor. Im einzelnen besteht das Verfahren aus folgenden Schritten: Ein vertikaler Blasensäulenreaktor 1, der mit einer Füllstandsregelung ausgerüstet ist, wird mit IF₅ befüllt und auf 85 bis 95 °C, vorzugsweise 90 °C, aufgeheizt . Aus einem Iod-Transportbehälter wird mit einer Hebe- und Kippvorrichtung 4 eine definierte Menge von kristallinem Iod in die Befüllschleuse 5 eingebracht und von dort aus chargenweise in das mit IF_S befüllte Iod-Lösegefäß 3 gegeben. In das Iod-Lösegefäß 3 wird kontinuierlich "abgemagertes" IF₅ aus dem Blasensäulenreaktor l mit der Kreislaufpumpe 2 gefördert. Das Iod-Lösegefäß 3 ist so gestaltet, daß die Befüllung mit festem Iod und die Einleitung des "abgemagerten" IF₅ durch eine Beruhigungszone vom Überlauf des mit Iod aufkonzentrierten IF₅ getrennt ist . Das mit Iod bis zum Lösungsgleichgewicht aufkonzentrierte IF₅ läßt man kontinuierlich über einen Überlauf in den Reaktor 1 fließen, während man gleichzeitig am Fuß des Reaktors 1 Tetrafluorethylen in dem Maße einleitet, wie es durch die Reaktion verbraucht wird. Reines Pentafluorethyliodid entweicht am Kopf des Reaktors 1, wird in einem gekühlten Kondensator verflüssigt und in einem Vorratstank gesammelt. Das bei der Reaktion verbrauchte IF₅ wird über eine Füllstandsregelung im Blasensäulenreaktor 1 aus dem Vorratsbehälter 6 über die Pumpe 2 in den IF_S-Kreislauf nachdosiert. Die im Lösegefäß 3 befindliche Menge an festem Iod wird durch eine radioaktive Füllstandsmessung ermittelt. Die Löslichkeit von Iod in Iodpentafluorid beträgt bei 20 °C 5,2 Gew.-% und bei 85 bis 95 °C 9 bis 10 Gew.-%.There was therefore a great need for a safe and simple process for the preparation of pentafluoroethyl iodide according to equation (I). The object of the invention is essentially achieved by continuously dissolving solid iodine in iodine pentafluoride. The flow diagram of the process is shown in the figure. The process consists of the following steps: A vertical bubble column reactor 1, which is equipped with a level control, is filled with IF ₅ and heated to 85 to 95 ° C., preferably 90 ° C. A defined amount of crystalline iodine is introduced into the filling sluice 5 from an iodine transport container with a lifting and tilting device 4 and from there it is placed in batches into the iodine dissolving vessel 3 filled with IF _S. In the iodine dissolving vessel 3, "lean" IF ₅ is continuously conveyed from the bubble column reactor 1 with the circulation pump 2. The iodine dissolving vessel 3 is designed in such a way that the filling with solid iodine and the introduction of the "emaciated" IF _{5 is} separated from the overflow of the IF ₅ concentrated with iodine by a calming zone. The IF ₅ , concentrated with iodine to the solution equilibrium, is allowed to flow continuously into the reactor 1 via an overflow, while at the same time 1 tetrafluoroethylene is introduced at the base of the reactor to the extent that it is consumed by the reaction. Pure pentafluoroethyl iodide escapes at the top of reactor 1, is liquefied in a cooled condenser and collected in a storage tank. The IF ₅ consumed in the reaction is replenished via a level control in the bubble column reactor 1 from the reservoir 6 via the pump 2 into the IF _S circuit. The amount of solid iodine in the dissolving vessel 3 is determined by radioactive level measurement. The solubility of iodine in iodine pentafluoride is 5.2% by weight at 20 ° C and 9 to 10% by weight at 85 to 95 ° C.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Vorteile auf: a) Es wird kein flüssiges Iod verwendet . Damit entfallen die großen Probleme, die sich aus dem Umgang mit Flüssigiod sowohl verfahrenstechnisch als auch in Hinsicht auf Arbeitssicherheit ergeben. b) Apparate, Rohrleitungen und Armaturen können aus üblichen Chrom-Nickel-Stählen, beispielsweise Stahl 1.4571, angefertigt werden. Dies bedeutet deutlich niedrigere Investitionskosten im Vergleich zu Flüssigiod-Verfahren. c) Die Ausbeute an Pentafluorethyliodid beträgt imThe method according to the invention has the following advantages: a) No liquid iodine is used. This eliminates the major problems that arise from handling liquid iodine both in terms of process technology and in terms of occupational safety. b) Apparatus, pipes and fittings can be made from common chrome-nickel steels, for example steel 1.4571. This means significantly lower investment costs compared to liquid iodine processes. c) The yield of pentafluoroethyl iodide is in

Dauerbetrieb 97 bis 98 % der theoretischen Ausbeute, bezogen auf IF₅. Dies entspricht der besten Ausbeute, die unter Verwendung von Lewis-Säuren wie SbF₃ oder PC1_S als Katalysatoren erreicht wurde (siehe JP-A-60/023333) . Es liegt auf der Hand, daß ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin besteht, daß es ohne Lewis-Säuren oder sonstige Katalysatoren durchgeführt wird. Continuous operation 97 to 98% of the theoretical yield, based on IF ₅ . This corresponds to the best yield that was achieved using Lewis acids such as SbF ₃ or PC1 _S as catalysts (see JP-A-60/023333). It is obvious that a great advantage of the process according to the invention is that it is carried out without Lewis acids or other catalysts.

Claims

Sprnsprüc-.hft

1. Continuous process for the production of pure pentafluoroethyl iodide from iodine, iodine pentafluoride and tetrafluoroethylene, characterized in that the iodine is dissolved in iodine pentafluoride and the solution obtained is fed continuously to a vertical bubble column reactor (1) which is equipped with a level control with

Iodine pentafluoride is filled and has a controllable supply line for tetrafluoroethylene at its lower end, the reaction zone being kept at 85 to 95 ° C., preferably 90 ° C., and the pentafluoroethyl iodide formed escaping in gaseous form at the top of the reactor (1) in a downstream cooled Condenser is liquefied and filled into storage vessels.

2. The method according to claim 1, characterized in that crystalline iodine is given from suitable storage containers by means of a lifting and tilting device (4) in a filling lock (5), from which the batchwise metering of the iodine into a dissolving vessel (3) takes place in which the iodine is dissolved in iodine pentafluoride.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that continuously iodine pentafluoride from a according to consumption

Feeds the reservoir (6) with a pump (2) to the circuit, which leads to the reactor (1) via the iodine dissolving vessel (3).